【正文】 同時也感謝在設計過程中給予我?guī)椭耐瑢W。他們在論文的前期準備、撰寫過程及收尾階段都給予了很多幫助和指導意見，并且為我的設計提供了各種必要的實驗設備和良好的環(huán)境。在該控制程序中，需要根據(jù)外界輸入的狀態(tài)來控制清污機、潛水泵，以及污泥回流泵的啟停，因此需要按照液位傳感器和液位差計反饋來的信息進行判斷處理，然后再進行輸出控制。然后通過模擬硬件的方式檢查程序，主要檢查程序是否存在邏輯上的錯誤。由于輸出都是何接觸器等元件連接，接觸器的突然斷開和閉合會形成突波對PLC的輸出端子造成損壞，因此需要加裝一些保護裝置，例如，續(xù)流二極管等，增加觸點的壽命。在設計過程中主要從硬件和軟件兩個方面的問題進行，工業(yè)污水處理系統(tǒng)中，主要的硬件問題包括機械結構、硬件選型和PLC的外圍電路設計和接線處。進一步加深了解了PLC在實踐當中的應用。通過四個月的課題設計和調(diào)試，基本上完成了對PLC工業(yè)污水處理系統(tǒng)的設計，達到了預期的設計目標。USS_INITENMode DoneBaud ErrorActive1 9600 VB1400005 結 論工業(yè)污水處理控制系統(tǒng)是一個比較復雜的綜合系統(tǒng)，它包括與之相關的生產(chǎn)工藝流程、相關生產(chǎn)設備，現(xiàn)場計量自控檢測儀表的選用、控制流程的模型建立、對 PLC系統(tǒng)軟硬件應用研究等。Baud設置波特率為1200、2400、4800、9600、19200、38400、57600或115200。USS_INIT指令：當EN輸入接通時，每一循環(huán)都執(zhí)行該指令。調(diào)用一條指令時，將會自動地增加一個或幾個子程序。在使用USS協(xié)議之前，需要先安裝西門子的指令庫。USS協(xié)議是主從結構的協(xié)議，規(guī)定了在USS 總線上可以有一個主站和最多30 個從站；總線上的每個從站都有一個站地址（在從站參數(shù)中設定），主站依靠它識別每個從站；每個從站也只對主站發(fā)來的報文做出響應并回送報文，從站之間不能直接進行數(shù)據(jù)通訊。為此在常規(guī)的PID控制基礎上，采用模糊推理的方法，對PID的控制參數(shù)進行在線自整定，從而完善PID控制器的性能，使其適應控制系統(tǒng)的參數(shù)變化和工作條。在實際的系統(tǒng)設計中只有合理地整定上述三個參數(shù)，才能獲得比較滿意的控制性能。微分作用kt的作用使之能夠根據(jù)偏差變化的趨勢作出反應，它加快了對偏差變化的反應速度，能夠有效地減小超調(diào)，縮小最大動態(tài)偏差。然而，ki值的引入使得系統(tǒng)的響應的快速性下降，穩(wěn)定性變差。但是因為kp值又受到系統(tǒng)穩(wěn)定性的限制，所以kp值不能任意的增大。一旦輸入輸出有偏差，比例作用會立即產(chǎn)生控制作用，比例控制是用來調(diào)節(jié)系統(tǒng)的靜態(tài)增益的，它是基于偏差進行調(diào)節(jié)的，是有差調(diào)節(jié)。 PID控制對于工業(yè)控制過程, 常規(guī)的 PID 控制器具有原理簡單、使用方便、穩(wěn)定可靠、無靜差等優(yōu)點，因此在控制理論和技術飛躍發(fā)展的今天，在工業(yè)控制領域仍具有強大的生命力。其PID調(diào)節(jié)的模糊控制過程與上述兩個非線性控制環(huán)節(jié)類似，具有大時滯、非線性的特點。流量計加氯機余氯計控制器投藥點加氯量控制采樣點圖411氯氣投加自控原理圖在污泥脫水過程中為增加沉淀效果，使污水中懸浮顆粒能夠形成具有良好沉淀性能的絮凝體，達到泥水充分分離的處理效果，需進行絮凝劑投加。為了精確控制投加的氯量，運用模糊自整定PID參數(shù)控制器對氯氣投加系統(tǒng)進行自動控制。近年來，人工加氯逐漸被自動方式取代。人工進行加氯量控制，不僅對操作工人不安全，而且投加量也難以準確控制。如果控制曝氣設備的最佳溶解氧濃度，就能使處理水質優(yōu)化，也能節(jié)約動力費用，并且由于DO的在線檢測簡單、可靠，因此把DO作為工業(yè)污水處理過程的控制參數(shù)。如果供氧量少，處理的水質和污泥的活化就要降低如果供氧量過多，污泥的沉降性差，處理水質也差，另外也不經(jīng)濟。在好氧反應過程中，參與工業(yè)污水處理的是以好氧菌為主體的微生物，決定其處理效果的關鍵因素是反應池中溶解氧的含量。另外，COD檢測儀的價格也較昂貴，增加了控制系統(tǒng)的成本。COD的檢測比較精確，但方法繁瑣，耗時約2小時。COD是指在酸性條件下，用強氧化劑將有機物氧化成COH2O所消耗的氧量。表410軟元件設置元件意義內(nèi)容備注系統(tǒng)停止標志On有效手動方式標志On有效自動方式標志On有效自動方式啟動標志On有效清污機運行標志On有效聚合物泵運行標志On有效污泥泵運行標志On有效切割機運行標志On有效粗格柵機停止標志On有效粗格柵機定時脈沖計數(shù)On有效進水泵房液面低于最低位On有效細格柵機停止標志On有效細格柵機定時脈沖計數(shù)On有效轉碟曝氣機變頻轉工頻運行標志On有效轉碟曝氣機變頻運行標志On有效回流泵房液面低于最低位標志On有效回流泵房液面高于最高位標志On有效C1粗格柵機2h定時中間計數(shù)器10C2細格柵機2h定時中間計數(shù)器10T33時鐘脈沖550msT37粗格柵機運行時間1200020minT38粗格柵機停止時間定時720012minT39進水泵房液面低于最低位定時202sT40進水泵房液面高于最高位定時202sT41細格柵機運行時間1200020minT42細格柵機停止時間定時720012minT43污泥回流泵房液面低于最低位定時202sT44污泥回流泵高于低位且低于高位定時202sT45污泥回流泵房液面高于最高位定時202sT46離心式脫水機與聚合物泵啟動間隔505sT47聚合物泵與污泥泵和切割機啟動間隔505sVD10變頻器速度寄存器VD20含氧量反饋值寄存器VD30變頻器速度寄存器VD100含氧量標準值寄存器VD102變頻器速度標準值寄存器VD104USSINIT指令執(zhí)行結果VD106USSRPMR錯誤狀態(tài)字節(jié)工業(yè)污水處理后的水質是否達到排放標準，其中生化需氧量（BOD）和化學需氧量（COD）是重要的水質指標。污泥脫水系統(tǒng)工作流程圖如圖49所示。（2）定時到，啟動聚合物泵，啟動定時。 YNNYNYY污泥回流泵房檢測污泥池水位液面低于低位值？開始定時延時到？停止污泥回流泵液面高于高位值？啟動污泥回流泵N開始定時延時到？報警圖48污泥回流系統(tǒng)工作流程圖污泥脫水系統(tǒng)程序主要控制離心式脫水機，啟動定時。（5）定時到，若液面仍處于最高位傳感器時，輸出報警信號。（3）若液面處于最高位和最低位之間，啟動污泥回流泵。（1）自動開始首先檢測液面高低，低于最低位傳感器，啟動定時。運行時間到？超過設定值Y自動過程開始？Y細格柵控制細柵機啟動細格柵機停止轉手的控制檢查液面差啟動轉鼓清污機低于設定值?停止轉鼓清污機NNYNNYN停止時間到？圖46細格柵系統(tǒng)工作流程圖曝氣沉砂系統(tǒng)工作流程圖如圖47所示。（4）同時檢測液面差，若超過設定值則啟動轉鼓清污機。（2）定時到，停止運行細格柵機2h。潛水泵工作流程圖如圖45所示。（4）檢測液面處于中位和高位傳感器之間時，開始定時防止誤判。（2）檢測液面高度，低于最低位傳感器時，開始定時防止誤判。 粗格柵系統(tǒng)工作流程圖如圖44所示。（4）同時檢查液面差，若超過設定值則啟動清污機。（2）定時到，停止運行粗格柵機2h。粗格柵系統(tǒng)程序主要控制粗格柵機和清污機的運行，其工作過程包括以下幾個方面。啟動潛水泵啟動粗格柵系統(tǒng)啟動細格柵系統(tǒng)啟動曝氣沉砂系統(tǒng)啟動污泥回流系統(tǒng)自動控制啟動污泥脫水系統(tǒng)啟動潛水攪拌和刮泥機圖43 自動操作模式流程圖在自動控制模式流程圖中，調(diào)用了各個控制系統(tǒng)的程序，主要包括粗格柵系統(tǒng)程序、潛水泵程序、細格柵系統(tǒng)程序、曝氣沉砂系統(tǒng)程序、污泥回流泵系統(tǒng)程序。（7）啟動污泥脫水系統(tǒng)。（5）啟動曝氣沉砂系統(tǒng)。（3）啟動潛水泵。（1）系統(tǒng)上電后，按下自動啟動確認按鈕，啟動潛水攪拌器和刮泥機。在此模式下，可以通過按鈕對格柵機、清污機、轉碟曝氣機、刮泥機，以及各類泵進行控制，對于轉碟曝氣機的控制，可以通過按鈕增大或減小變頻器的頻率來改變其速度，以檢測調(diào)試性能。在手動控制模式下，每個設備可以單獨運行，以測試設備的性能，如圖41所示。在軟件的設計中，首先按照需要實現(xiàn)的功能要求做出流程框圖，其次按照不同功能編寫不同功能模塊，這樣寫出的程序條例清晰，既方便編寫，也便于調(diào)試。 ℃，自動溫度補償：pH：（0~100）℃ 溶解氧：（0~45）℃，其他參數(shù)：數(shù)據(jù)儲存：900組，通訊接口：RS232，電源：DC9V/300mA。% FS 溶解氧：177。 mV，溶解氧：（0~）mg/L(ppm)；（0~）% 溫度：（10~110）℃精確度：pH：177。選用PH/溶解氧測量儀型號:SA29MP525。當前用來測量水中溶解氧濃度最常用的儀器就是電化學傳感器（例如Clark傳感器）。（全角），工作頻率：13KHz~40KHz（因型號規(guī)格而不同），信號輸出：RS48Modbus、標準的420mA電流信號和多路開關量輸出。％FS（取其較大者），重復精度：1‰，分辨率：1mm ，方 向 角：4176。該系統(tǒng)選用的超聲波液位差計型號：XL60YI4000。當液位差超過預設值后，系統(tǒng)控制清污機運行，清除大顆粒的污染物質，保障污水流動暢通；在液位差未超過設定值時，清污機處于停止狀態(tài)，這樣就可以大大減少設備損耗。對格柵機的清污機進行控制，需要監(jiān)測格柵機兩側的液面差，在該系統(tǒng)中利用液位差計，該系統(tǒng)選用的超聲波液位差計型號：XL60YI4000。模塊化：產(chǎn)品本體上可以附加輔助觸頭，通電/斷電延時觸頭，機械閉鎖等模塊。寬電壓：線圈控制電壓在70%120%Uc之間波動，不影響產(chǎn)品正常工作。長壽命：機械壽命高達2000萬次；電壽命高達200萬次。為此該系統(tǒng)選用施耐德LC1D0901M5C交流接觸，其額定電壓220V,額定電流9A。在此控制系統(tǒng)中，需要對變頻器進行通信控制，因此需先對變頻器的參數(shù)進行設置，主要對一下幾個參數(shù)進行調(diào)整，如表311所示。該工業(yè)污水處理系統(tǒng)中的MM430變頻器是一種風機水泵負載專用變頻器，能適用于各種變速驅動系統(tǒng)，尤其適合用于工業(yè)部門的水泵和風機。其脈沖寬度調(diào)制的開關頻率是可選的，因而降低了電動機運行的噪聲。該型變頻器，具有能源利用率高的特點，優(yōu)化了部分結構與功能，便于工作人員進行操作，實現(xiàn)功能強。由于電動機的功率為22KW所以在選變頻器時應注意，該系統(tǒng)選用的變頻器是西門子MM430變頻器，功率范圍７．５KW至２５０KW，具有多個繼電器輸出，具有多個模擬量輸出（0~20 mA），2 個模擬輸入：AIN1：0~10 V， 0~20 mA 和–10 至+10 V； AIN2：0~10 V， 0~20 mA，6 個帶隔離的數(shù)字輸入，并可切換為NPN/PNP 接線。 型號含義：如Y2200L26E：“Y2”表示異步電動機第二次改型設計，“200”表示中心高，“L”表示機座長短號，“2”表示鐵心長度序號，“6”表示極數(shù)，“E”表示第二種設計,功率22KW。 第2種設計是滿載時有較高效率，更適用于長期運行和負載率較高的使用場合，如水泵、風機配套，此設計稱為Y2E系列，中心高80～280mm，～90kW。電動機符合JB/ Y2系列(1P54)三相異步電動機（機座號63～355）技術條件。Y2系列電動機有兩種設計，一種是適用于一般機械配套和出口需要，在輕載時有較高效率，在實際運行中有較佳節(jié)能效果，且具有較高堵轉轉矩，此設計稱為Y2Y系列。先選電動機再選變頻器，在該工業(yè)污水處理系統(tǒng)中需要用到Y2系列三相異步電機。新系列的變頻器一般都提供了設置自動轉矩補償功能。這無疑給變頻調(diào)速帶來了瑕點。在變頻器正常工作情況下，即kf＝km1時的機械特性如圖310所示。設變頻后的頻率為fx，電壓為Ux，電動機的額定相電壓和頻率為UN和fN，則有：＝ （）＝ （）其中kf為頻率可調(diào)比，ku為電壓可調(diào)比。因此轉子的轉速n1必須低于定子磁場的轉速n0 (即所謂的“異步”)。旋轉磁場的轉速n0=60f/p，其中f是電流頻率，P是旋轉磁場的磁極對數(shù)。（2）變頻調(diào)速的原理異步電動機的電磁轉矩是由定子主磁通和轉子電流相互作用產(chǎn)生。PWM只需控制逆變電路便可實現(xiàn)，與PAM相比電路簡化了許多，因此在變頻調(diào)速中比較常用。（2）脈寬調(diào)制(PWM)實現(xiàn)方法就是在每半個周期內(nèi)，把輸出電壓的波形分割成若干個脈沖波，每個脈沖的寬度為t1，每個脈沖間的間隔寬度為t2，則脈沖的占空比Υ=tl/(t2+tl)。（1）脈幅調(diào)制(PAM)實現(xiàn)方法就是調(diào)節(jié)頻率的同時，也改變直流電壓的振幅值。因此變頻的同時也要變壓，常用VVVF表示。φm增加將導致鐵芯的飽和，進而引起勵磁電流波形的畸變，這是不希望的結果，因此希望φ